JPS60140163A - バツテリ−の異常予報装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 な説明したように、本発明れｉスタータモータ作動前の
バッテリ一端子Ｉｆ圧とクランキング中のバッテリ一端
子ｎｔ圧とをδ［測してそれらの差をめるとともに、ク
ランク軸の回転数を検１．１１１でその回転数に基づい
てクランキング中のスタータモータの回転？、ＭＵに対
応したスタータ負荷正流をめ、これら両者からバッテリ
ー内部抵抗２演算して記憶し、そこで記慟芒れたｒＪｉ
Ｊ回の内部抵抗と今回演算された内部抵抗との差と、＋
ｊｉ１回のクランキングからの経過時間をδＩ測して得
られた時間間隔データとから内部抵抗変化率を演算し、
その結果得られた内部抵抗変化率をバッテリー異常の予
測基Ｑｌｉ値と［−で予め定めた。ｌル帛変化率と比較
し、その結果内部抵抗変化率が所定回数以上基Ｉす（変
化率を超えたときけ゛４７弔帽を１１）前に予測するこ
とができる。

４、図面のｆｕｒ＋　、！ｌｉ　ｌｘ説明第１図ｒ町本
発朋によるバッテリーの異常〕−報装置ｃｃの６１７成
を明ｌバするだめの全体構成図、第２図ｉＪ’小＼発明
によるバッテリーの異常予報→６直の一実１曲例のブロ
ック線図、第３図は第２１閾４こ示した異常予報装置の
動作？１−３（ｌＩ明するための）ｒＪ−チャート、第
４図に血看モータの回転速実と負前°屯流との関係を示
した特１′Ｌ図、第５図にバッテリーの内部抵抗と充電
率との関係を示した特性図である。

１・・・バラｙ　’Ｊ　％　２・・・内部抵抗、３・・
・バッテリ一端子％４・・・スタータユニット、５・・
・スタータリレー、６・・スタータモータ、１４・・・
マイクロコンピュータ、１７・・・クランク角セン勺、
】８・エンジン、２１・・ＲＯＭ、２２・・・ＲＡＭ、
２：＋・・・発振器、２４・・・予報器 ４′に許出願人　日九自動ｔＢ株式会１：ｌ−代理人　
弁理士　銘　木　仏　男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スタータモータ作動前のバッテリー端子車圧とクランキ
   ング中のバッテリー端子車圧とを計測するバッテリー端
   子電圧順測手段と、クランク軸の同転数を検出するクラ
   ンク軸回転数検出手段と、目１１記クランク軸の回転数
   に基づいて前記スタータモータの回転速度と負荷電流と
   の特性から定するスタータ負荷電流と前記両バッテリ一
   端子１ｕ圧の差とからバッテリーの内部抵抗を演算する
   バッテリー内部抵抗演算手段と、前記内部抵抗演算手段
   により演算された内部抵抗？記憶する内部抵抗記憶手段
   と、前回のクランキングからの経過時間をぼ１測して時
   間間隔データとして記憶するクランキング時間間隔計測
   手段と、前記記憶手段に記憶された前回の内部抵抗と前
   記内部抵抗演算手段により演算された内部抵抗との差と
   前記時間間隔データとから内部抵抗変化率を演算する内
   部抵抗変化率演算手段と、前記変化率演算手段により演
   算された内部抵抗変化率とバッテリー異常の予測シ（零
   値として予め定めた基準変化率とを比較し、ｉＮＮ円内
   抵抗変化率が所定回数以上前記基準変化率を超えたとき
   は異常予報信号を出ブＪする比較手段と、前記異常予報
   信号に基づいてバッテリーの異常予報を発する異常予報
   手段とを有することを特（イ）技術分野 本発明は、ｆ６ｊ単な構成でバッテリーの異常を予測で
   きるようにしたバッテリーの異常予報装置に関する。 （ロ）従来技術 車両のバッチＩＪＩ−Ｊ長期間使用しないと自己放電に
   より端子電圧が低干したり、あるいはｔ［廃液が不足す
   ると内ｒｔｌＳの隔陰板（セパレータともいう）や極板
   が劣化してバッテリーとしての性能を発揮できなくなる
   。そこで、従来がらバツテリーの異常を調べる方法や装
   置が種々知られており、その１つにバッテリー液量検出
   装置が知られている０この装置によれば、電解液の液量
   不足はわかるが、それがバッテリーの異常によるものか
   どうか１で知ることはできない。 別の方法として、スポイト状の吸込み式のバッテリー液
   比重計を用いて比重を調べる方法があり、この方法によ
   ればバッテリー性能を示す充電率などけわかるが、比亀
   用の目盛を読み取る作業が煩わしい。 そこで、もつと正確に且つ簡単にバッテリーの異常を調
   べる方法として光学的な方法やバッテリー容量を調べる
   方法が提案されている。光学的方法とは、バッテリーの
   電槽内部に発光素子と受光素子とＰ設け、電解液が隔離
   板や極板の劣化で汚れてくると通過光量が減少するので
   、これを光学的に検出することによりバッテリーの異常
   を知る方法であるが、発光素子と受光素子とを設ける必
   要があり、また光量変化からバッテリーの異常を判断し
   て知らせる処理回路が必要となるため、構成がかなり複
   雑になりコスト高になる。一方、バッテリー容量を調べ
   る方法としては走行直前のバッテリー各社（初期容量）
   と走行中の充屯電気祖あるいは放邂范気ｈ１とをめ、初
   期容量と充放電゛亀気量とを比較することによりバッテ
   リーの残存容量をめる方法があるが（特開昭５３−７’
   ９２３７号）、この方法は、残存容Ｍｆ−１わかるがバ
   ッテリー内部の極板などのバッテリーの劣化はわからな
   い。 （ハ）発明の目的および構成 本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、バッテ
   リーの異常を予測できるようにすることを目的とし、そ
   のために、スタータモータ作動前のバッテリ一端子ｍ圧
   とクランキング中のバッテリ一端子νＬ圧とを謂測して
   それらの差をめるとともに、クランク軸の回転数を検出
   ［７てその回転数に基づいてクランキング中のスタータ
   モータの回転速度に対応したスタータ負荷電流をめ、こ
   れら両名゛〃・らバッテリー内部低溶１、を演算して記
   憶し、そこで記１１Ｊをれた前回の内部抵抗と今回演算
   された内部抵抗との差と、前回のクランキングからの経
   過時間を計測して得られた時間間隔データとから内部抵
   抗変化率企演算し、その結果得られた内部抵抗変化率を
   バッテリー異７常の予測基準値として予め定めた基準変
   化率と比較し、その結果内部抵抗変化率が所定同数以上
   基準変化率を超えたときはバッテリーの異常予報を発す
   るようにしたものである。 第１図は本発明の構成を明示するだめの全体構成を示す
   。 バッテリー端子屯圧計測手段ｉＪスタータモータ作動前
   のバッテリ一端子ｍ圧とクランキング中のバッテリ一端
   子゛亀圧とを！Ｉ測し、一方りランク軸四耘数検出手段
   はクランキング中のクランク軸の回転数を検出する。バ
   ッテリー内部抵抗演算手段は前記クランク軸の回転数に
   基づいてｎ１１記スタータモータの同転速度と負荷■流
   との特性から定まるスタータ負荷電流と前記両バソ婆？
   −！／ｉｉｌ　−ｆ　’ｒ）ｆ、　Ｈ−の差とからバッ
   テリー内部抵抗変化率するものであり、この演算により
   ？ｉｉられた内部抵抗は内部抵抗演算手段手段に記憶芒
   れる。 クランキング時間間隔計測手段は前回のクランキングか
   らの経過時間を相測して時間間隔データとして記憶する
   ものである。内部抵抗変化率演算手段は前記時間間隔デ
   ータと、ＴＪＲ記記憶手段に記憶された前回の内部抵抗
   と前記内部抵抗演算手段により演算された内部抵抗との
   差とから内部抵抗変化率を演算するものであり、この演
   算により得られた内部抵抗変化率にバッテリー異常の予
   測基準値として予め定めた基帖変化率と比較手段で比較
   され、その結果内部抵抗変化率が所定回数以上前記基準
   変化率を超えたときはバッテリー異常の予報を予報手段
   により予報するように構成したものである。 （ニ）実施例 以−ト図面に基づいて本発明を説明する。 第２図は本発明によるバッテリーの異常４外装置の一実
   施列のブロック線図であり、図において鎖線で囲んた部
   分は従来のエンジン始動糸の要部回路構成を示している
   。１はバッテリーで、２けその等側内部抵抗、３Ｆｉバ
   ツテリー１のプラス端子（ターミナル）、４はスタータ
   リレー５とスタータモータ６とから成るスタータユニッ
   トであり、スタータリレー５はコイル５ａと接点５ｂと
   を有し、スタータモータ６には直巻モータが用いられて
   いる。７はバッテリ一端子３とスタータユニット４との
   間に接続はれたスタータケーブル、８はヒユーズ、９は
   イグニッションスイッチであり、スイッチ９によってイ
   グニッション接点Ｉまたはスタータ接点Ｓをオンするこ
   とによりバッテリ一端子３からライン１０を介してイグ
   ニッション負荷りにｉ［＋％ｊ　Ｉｔｉ圧を供給するよ
   うになっている。なお、１１はその他の各種負荷にＴＭ
   、　源’ｒＭ圧を供給するためにバッテリ一端子３に接
   続されたハーネスである。 ］２はバッテリー１の異常を調べる際に必要なバッテリ
   一端子３の端子電圧を検知するためのイｔイ号ライン、
   １３ＶｉＡ／Ｄコンバータ、１４ハ儒イクロコンピユー
   タ（以Ｆｒマイコン」という）、１５にエンジン始動系
   が作動中であることを検出するためにスタータ接点Ｓに
   接絃式ねた４Ｆ（号ライン、］６１１を信号ライン１５
   からのスタータ信号を増幅するバッファである。１７に
   エンジン１８のクランク軸（図示せず）の同転数を検出
   するためのクランク角センサであり、このクランク角セ
   ンサ１７によりエンジンを如動芒せるためにクランク軸
   が回っているときいわゆるクランキング時のスタータモ
   ータ６の回転ＶＩを検出することができる。１９はクラ
   ンク角センサＪ７に（を＆ｊｔ塾れた（１１号ライン、
   ２０にイｇ号ライン１９から回転数ｉｄ号を増幅するバ
   ッファ、２’ｌ’ｌ−、ｉマイコン］４にＪ１１定の演
   ＜＞。 処理を行なわせるためのブ１ノグラムとｌｄｔ定の基準
   データとが予め記憶芒れているｔｔｕＭで、基１ｔｌｊ
   データとしてはスタータモータ６に１史１１１農れてい
   る直巻モータの回転速用と９伺ｍｂｉうとの関係を小し
   た第４図の特性と、バソＴ’Ｉ　−６’！常の予ｆｌｌ
   ｌｌ基ｔ〜時値として予め定め六基準変化雫ａとｌす［
   定値ｎ１とが９６（詳細は後述する）。２２ｉ；Ｊバッ
   テリー１の異常を検出するために必裟°なデータを順θ
   （記憶するＲＡＭ、２３はマイコン１４の演算タイミン
   グを決める発振器、２４にマイコン１４から出力される
   異常予報１８号に基づいてバッテリーの異常を予報する
   予報器である。なお、この予報装置２４の代わりに予報
   を知らせる旨の表示を行なう表示器を用いてもよい。 上記予報装置は、マイコン１４の初期設定がバッテリー
   １が接続された時点に行なわれるので、基本的にはイグ
   ニッションスイッｆ９’２オフした状ＭＣ停軍、駐車）
   でも作動状態となっている。すなわち、バッテリー１が
   接続されると初期設定としてマイコン１４内のレジスタ
   、カウンタ、ラッチなどを演算可能な状態にするととも
   に、演幹処理に必要な名宝ｖ！ｖＦ、Ｐ、Ｔ＼Ｍをそれ
   ぞれ零に設定する。この初期設定後に発振器２３により
   決する所定時間間隔（たとえばｆｌ　１０−数１００　
   ｍ５ｅｃ　）で、後述する第３図のフローチャー１・に
   よる演算処理が繰り返されるようになっている。 次に、上記予報装置の動作を第３図に示したフローチャ
   ートに基ついて説明する。 まず、時間計測のためのクランキングと次のクランキン
   グとの時間を計測するだめの時間間隔データＴの内容に
   １を加算しくＦ−１）、そのときのバッテリ一端子３の
   １１Ｌ圧■牙信号ライン１２とＡ／Ｄコンバータ１３と
   を介して読み込み（Ｆ−２）、その端子混圧■を−ｌ；
   ｉ、ｌ尤ＡＭ２２に記憶しておく。次にスタータモータ
   ６が作動してｐるか否かを判別しくＦ−３）、作動して
   いなければ内部抵抗平均値の演算が終ｒしたことを示す
   フラグＰ゛に１が立っているか否かを判別する（Ｆ−４
   ）。ここで、フラグＦの初期値は上述したように零であ
   るため、ステップ（、Ｆ−２）で読み込んだバッテリ一
   端子ｈａ　＋４−ｖをバッテリー開放正圧■８５．とし
   て記１衰する（Ｆ−５）。 その後スタータモータ６が作動するとステップ（Ｆ−３
   ）においてＹＥＳとｌ′ｌＪ断きれるので、フラグＦの
   内容をチェックする（Ｆ−６）。ここで、フラグＦの初
   期値はやｒＪり零であるためＹＥＳと判断烙れ、その後
   前回のクランキングからの絆過時間を計測して、その経
   過時間を示ず時間間隔データＴの値をＴ。とじて一旦Ｒ
   Ａ’Ｍ２２に記憶する（Ｆ−７）。その後、前に演算し
   たパップ１１−１の内７９１（抵抗２の抵抗値ｒ０をｒ
   □。 とじてＲＡ　Ｍ、　２２に保持しておく（Ｆ−８）。 次に、クランキング中のバッテリー端子電圧のサンプリ
   ング回数を計数するためのデータｎの内容に１を加算す
   る（Ｆ’−９）１１１次にクランク角セン刃１７により
   検出されたクランク軸回転数に１心じたスタータモータ
   ６０回転速度Ｎ８が読み込−土れ（Ｆ　−１，ｏ　）　
   、回転速度Ｎ、に対応した形で予めＲＡＭ２１に記憶き
   れている（第４図に示す関係がある）スタータモータ６
   の負荷゛磁流１６を読み出Ｌ（Ｆ−ＩＩ）、次の演算式
   に基づいてバッテリー１の内部抵抗２の抵抗（ｍ　Ｒカ
   演算婆れる（Ｆ−１２）。 １−ｔ−（Ｖヶ。−Ｖ）／１゜ この抵抗１＋／ｆ　＋ｔ　Ｖｉ　ｎに対応して記憶して
   おく。 次に曳こう１７て０回の演算によりめられた内部抵抗値
   の総和をめ、次式に基づいて内部抵抗値の平均値ｒが算
   出される（　Ｆ　−１３’ｌ。 ｒ＝ΣＲ／夏１ このようにして、バッテリー１の内部（１（抗（＋ｔｉ
   の平均値【がめられると内ｄｌ（抵抗平均イ（＾の演算
   が終了したことを示すために７ラグＦに１を立てる（Ｆ
   −１４）。クランキング中に１ステツプ（Ｆ−９）から
   （Ｆ−１４）を繰り返し辿るが、クランキング中初回の
   演ｓｌ接しまステソゲ（Ｆ−１４）でＦ＝１と１．Ｃつ
   でいるため、ステップ（Ｆ−６）ではＮＯと判断芒れス
   テソゲ（Ｆ−７１（Ｆ−８）はＪｍらない。 エンジン始動後、ステソゲ（Ｆ−３’）Ｇこおいてスタ
   ータモータ６の作動が終ｒシｒｒ−ことが判別きれると
   、ステソゲ（ＩＩ゛−４）で７ラグＦ’Ｇこ１が立って
   いるか舎かｋ　’＋’ｌＪ別−する。ここで・Ｍ＋ｉ、
   ｉｌ１での演算がクランキング中であつ１こためＦ−〕
   となっているのでｙ　１！；　ｓと１′４１断染ｉ１、
   その結果Ａｉｌ　ｊｒ、！Ｉｔでの前非で平均化いれた
   今回のバッテリーｌの内部抵抗値ｒをｒｆｌと（５て１
   也ＡＭ２２に記１．儲する（Ｆ−１’５）。次に、ステ
   ップ（Ｆ−７）で記１．４１シた時間間隔データＴ。と
   、ステップ（Ｆ−８）で記憶した前回演算ちれたバッテ
   リー１の内部抵抗値＋’ｘｏと、会同演算したバッテリ
   ー１の内！′ｉ１Ｓ抵抗値ｒ。とを読み出し、次の演算
   式にノ、（づいてバッテリー］の内部抵抗変化率Δ１“
   ０がル■算される（Ｆ”−１６）。 Δ璽゛。−（ｒｏｒｘｏ）／’Ｉ’。 なｊ・・、エンジン始動直後ｅ、１ステップＣＦ−４）
   に験いて工？＝１と判断するが、その後にＦ＝０となる
   ためステップ（Ｆ−］　）、（Ｆ−２）、（Ｆ”　−３
   ）、（Ｆ−４）、（Ｆ−５）の順序で演算が繰り返さ第
   １、時間開隔データ１゛が再度零からカウント芒れると
   ともにバッテリー開数電圧Ｖが演算実行ごとに■８゜と
   して更新される。 ところで、一般にバッテリーの内部抵抗は第５図に示す
   ように九屯率が低いと高くなるが充゛亀率が高いと低く
   なる。また、内部抵抗はバッテリーの使用１を歴に応じ
   て異なり、たとえば第５図に示すように新しいバッテリ
   ーの内部抵抗特性げり、古いバッテリーの内部抵抗Ｗ性
   けＢのようになり、充市率が同じであっても古いバッテ
   リーの内部抵抗の方が＋’＋／＋くなる。符って、内部
   抵抗を監視すればバッテリーの異常を弔１１１１に予測
   できる。しかしながら、バッテリーに異常がなくてもた
   とえば極めて短い時間の間にスタータの作動を繰り返し
   て行ない、エンジンの作動による充°屯を行なわなかっ
   た場ａ　＆こｒ１内邪抵わ１．は急激に増加するか、こ
   の揚げにｔまその後エンジンを作動させて充１１Ｌを竹
   なえば内部抵抗Ｖｊ低Ｆして冗の太き豆に戻るので特に
   異帛予報をする必要はない。ところが、７１ｉ　ＪｉＪ
   ！などバッテリーが劣化していると、エンジンを作動式
   ぜても十分な充電がなされない。従つ゛て、このような
   点を考１億してバッテリーの異常ｆｔ　ｉｆｆ　ｆｉｌ
   ｍに判りするためのフローチャートをステソゲ（Ｆ”−
   １７）以下に定める。 すなわち、バッテリーかｗ割となる＋ｉｉｉ兆が全くな
   いときはステップ（Ｆ−’１７）においてｊｒ０く０と
   なり、目１ノ回の演Ｈから今回丑での間に工ンジンの作
   動による充屯が行なわれたと判断し、カウンタＰ（カウ
   ンタＰの機能は後述する）の内容を装置すなわちＰ−０
   ）にリセットする（Ｆ−１８）。これに対して、バッテ
   リーの劣化するｍＪ兆が表われてくると充電が行なわれ
   てもステツノ（Ｆ−１１）においてΔｒｏ）Ｏとなる。 そこで、内部抵わＬ変化率Δｒ０がバッテリー異常の予
   １ｆｌ１１基準値として予め定めた基準変化率ａを超え
   ているか否かが判断され（Ｆ−１９）、その結果Δｒ０
   ）ａのと＠けカウンタＰの内容に１？加算しくＦ−２０
   ）、そのときのカウンタＰの内容が、と述したようにご
   く短時間の間にスタータの作動が繰り返される場合を考
   慮して定めら才またｒｈ定値１ηを超えているか否かが
   判断場れる（Ｉｉ’−２１）。その結果、Ｐ　（ｍであ
   るとキハステップ（’Ｆ−２３）に進む。一方、ステツ
   ノ（Ｆ−２］）においてｐ　＞　ｍであるときは、今後
   バッテリーが劣化するという判断をして、マイコン】４
   から異常予報信号が出力されて千帆声２４から予報が発
   せられる（Ｆ−２２）。 すなわち、内部抵抗変化率Δｒｏが律続して正で且つ基
   準変化率ａを超えていることがあった場合のみバッテリ
   ーの異常予報かうわせらＡする。その暖、次回のエンジ
   ン始動１時における内ｉ’ｉｌｌ抵抗変化率の演算に備
   えて時間間隔データＴの内容を零（すなわちＴ＝０）に
   しくＦ’−２３）、フラグＦの内容を零（すなわちＦ−
   ０）にしくＦ−２４）、クランキング中のバッテリ一端
   子ｒＭ圧のサンプリング回数を計数するためのデータ１
   １の内容ご零にする（Ｆ−２５）。 コノ、Ｊ：　ウに、バッテリーの内部抵抗変化′＄をめ
   、その変化率が所定回数以上バッテリー異常の予測基準
   値として予め定めた基準変化率を超えたときにバッテリ
   ー異常の予報を発するようにしたので、バッテリーの劣
   化やバッテリーの充Ｔｈ１ｆ、率の低Ｆなどの異’ｔｋ
   小態を事１１１Ｊに予測することができる。